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螺旋面是机械产品中应用较为广泛的一类曲面,如螺旋齿轮、圆柱立铣刀及螺杆转子等,它们的表面就是螺旋面。在制造中,由于螺旋面成形复杂、技术参数多、工艺性要求较强、制造精度不易保证等,使得其成形原理及加工技术的研究一直是机械制造领域一个重要的研究课题。近年来,伴随我国智能制造技术的快速发展,出现了一批专用的螺旋面加工数控设备及配套的辅助软件,但其核心技术仍由国外所掌握。我国在这一领域的研究还处在不断发展阶段,与世界领先技术相比还有很大的差距,主要表现为设计周期长、加工效率低且精度不高。
在此背景下,本论文围绕“螺旋面数控磨削加工关键技术及其应用”这一课题,以实现螺旋面高效、高精度、高智能化加工为目标,研究了以螺旋面为主要特征的机械产品的加工工艺方法和部分关键技术,为类似工艺问题的解决提供一定的理论支持。论文主要包括以下几个方面内容:
1.概述了共轭啮合和螺旋面成形原理,介绍了螺旋面与加工砂轮的接触条件数学模型。通过对螺旋面加工理论的归纳与总结,结合具体研究实例,提出两类螺旋面研究问题,并简单概述了螺旋刀具磨制和螺杆转子成形磨削的基本原理及主要研究路线。
2.在分析螺旋刀具磨制原理的基础上,研究了用包络法加干涉法一次近似加工螺旋槽的原理,建立了铣刀相关数学模型,并分析了机床调整参数(砂轮安装角等)对螺旋槽几何参数(前角,槽深等)的影响。最后在计算机上进行了实例模拟加工,避免了实际加工中可能出现的干涉、过切、欠切等现象。
3.针对螺杆转子成形磨削,推导了螺杆转子与砂轮的接触线方程,从而计算得到成形砂轮截形。并对计算所得的砂轮截形线进行光顺拟合处理。并编制了一套专用于磨削螺杆转子用的成形砂轮计算软件。最后利用CAD/CAM技术进行模拟加工,验证了该计算方法的正确性。